CN1972249A - 用于突发交换通信网络的网络设备的生成优先级保存组合突发的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种在突发交换通信网络的网络设备(N)中专用于生成数据分组突发的设备(D)，包含处理器装置(MT)，该装置适于生成从分组汇聚的组合突发以由网络设备发送，所述分组从包含启动器队列的至少两个队列中提取，所述至少两个队列与不同服务等级相关、具有共同分组目的地并在存储器装置(MY)中定义。为此，处理器装置为不同服务等级分配根据相关优先级以非线性方式变化的选择的权重。然后确定存储在启动器队列和至少一个与相同目的地相关的其它队列中的分组的比例的线性组合，其中所述比例被分配给所述分组的服务等级的权重分别加权，其结果保存了与存储在启动器队列中的分组相关的优先级。最后，用线性组合的分组聚合待发送的组合突发。

Description

用于突发交换通信网络的网络设备的 生成优先级保存组合突发的设备和方法

技术领域

本发明涉及通信网络，尤其涉及那些被称为“数据分组突发交换”的网络，更具体地涉及在这种网络中数据分组突发的生成。

此处的“突发交换通信网络”表示所有被称为OBS(光突发交换)或OPS(光分组交换)型的网络。这些OBS/0PS网络包含在一个或多个位置纳入光技术的所有突发交换通信网络，例如用于传送分组的光纤或用于交换突发的光矩阵。

一般来说，本发明实施在网络的输入处，它因而涉及任何能根据本发明包括用电子学方法向目的地传输帧的网络，所述帧包括突发分组。

背景技术

正如本领域的技术人员所知，在上面列举的网络中，待发送的(数据)分组首先根据它们目的地和与它们相关的服务等级(CoS)被临时存储在的队列中。换句话说，一对(目的地/服务等级)对应于每个队列。每个队列可以存储预定数目的分组，且与最大传输等待时间相关。

如果队列在它的最大传输等待时间结束之前被装满，它所包含的分组被提取以便用突发的形式在网络中传输。这根据优先级优化了分组传输，所述优先级与它们的服务等级相关。

如果队列在它的最大传输等待时间结束时未被填满，它所包含的分组也被提取且随后以突发的形式在所述网络中传输。这导致了网络资源的使用不当。随着服务等级数字的增长，这种情况变得更加频繁且因而意味着更多的损失。事实上，服务等级数字越大，每个队列中临时存储的分组数目就越少。因此，分组在被用可接受的填充级别以突发形式传输之前必须等待更长的时间，或者突发的填充级别很低甚至非常之低，如果组合(或聚集)在一起的分组与服务等级相关，则它们的传输等待时间就短，尤其是在被称为“高级”等级的情况下。

为了克服这种缺点，在由V.Vokkarane等人在台湾台北2002年11月17至21日IEEE全球电信会议的Globecomm 2002的文献“Generalizedburst assembly and scheduling techniques for QoS support in Opticalburst-switched networks”中，提出：在下文被称为“启动器”(initiator)队列的队列每次在最大传输等待时间结束时被未被填满的情况下，从具有相同目的地和与不同服务等级(因而被存储在不同的队列中)相关的分组聚合成组合突发。更确切的是，已经提出，根据优先级将队列分级并利用启动器队列的分组和来自根据队列优先级选择的其它队列的分组，来聚合突发。

这种解决方案增加了突发的填充速率，但是由于分组各自不同的服务等级，不能确保恰当的服务质量(QoS)管理，所述服务质量(QoS)管理也就是与分组相关的优先级的有效保存。

发明内容

现有技术没有可证明完全满意的解决方案，因此本发明的目的是改善这种情况，尤其是保存待发送分组的优先级。

为此目的，提出了在突发交换通信网络中生成数据分组突发的方法，所述方法生成由待发送的分组构成的组合突发以便将其发送，所述分组是从包含启动器队列的至少两个队列中提取的，所述至少两个队列专用于临时存储具有相同目的地和与不同服务等级相关的分组。

这种方法的特征在于，为不同服务等级分配选择的权重，所述权重根据相关的优先级以非线性方式变化，之后，确定存储在所述启动器队列和至少一个与相同目的地相关的其它队列中的分组的比例的线性组合，其中所述比例被分配给所述分组的服务等级的权重分别加权，其结果保存了与存储在所述启动器队列中的分组相关的优先级，且利用所述线性组合的分组聚合成待发送的组合突发。

本发明的方法可以单独或者组合地包含其它特征，具体是：

-可以确定线性组合，且其结果包含在两种权重之间：一方面是分配给具有这样的服务等级的权重，所述服务等级的优先级紧接地(immediately)低于与启动器队列相关的服务等级的优先级，另一方面是分配给与所述启动器队列相关的服务等级的权重；

-在出现分别与第一、第二和第三优先级相关的第一、第二和第三服务级别时，从3到10的权重可以分配给第一服务级别，从0.5到5的权重可以分配给第二服务级别，从0到1的权重可以分配给第三服务级别；

-例如，第一服务级别的权重等于5，第二服务级别的权重等于1，而第三服务级别的权重等于0。

本发明还提出了一种用于突发交换通信网络的网络设备的、产生数据分组突发的设备，所述设备包含处理器装置，该装置适于生成由分组构成的组合突发以便由所述网络设备发送，所述分组是从包含启动器队列的至少两个队列中提取的，所述至少两个队列与不同服务等级相关、具有相同目的地并在存储器装置中定义。

这种设备的特征在于，其处理器装置适于：

-为不同服务等级分配选择的权重，所述权重根据相关的优先级以非线性方式变化，然后

-确定存储在所述启动器队列和至少一个与相同目的地相关的其它队列中的分组的比例的线性组合，其中所述比例被分配给所述分组的服务等级的权重分别加权，其结果保存了与存储在所述启动器队列中的分组相关的优先级，和

-用所述线性组合的分组聚合待发送的组合突发。

本发明的设备可以单独或者组合地包含其它特征，具体是：

-其处理器装置可以适于，确定线性组合，且其结果包含在两种权重之间：一方面是分配给具有这样的服务等级的权重，所述服务等级的优先级紧接地低于与启动器队列相关的服务等级的优先级，另一方面是分配给与所述启动器队列相关的服务等级的权重；

-其处理器装置可以适于，将从所述启动器队列中提取的分组放置在组合突发的头部，

-在出现分别与第一、第二和第三优先级相关的第一、第二和第三服务级别时，其处理器装置可以适于将从3到10的权重分配给第一服务级别，从0.5到5的权重分配给第二服务级别，从0到1的权重分配给第三服务级别；

-例如，第一服务级别的权重等于5，第二服务级别的权重等于1，而第三服务级别的权重等于0，

-其可以包含存储器装置，所述存储器装置内定义了队列。

本发明还提出了一种用于突发交换通信网络的网络设备，所述网络设备包含与在上文描述的同类型的、用来产生数据分组突发的设备。

本发明尽管不是专用于网际协议(IP)通信网络，尤其适用于这种网络。然而正如在导言里所指出的，本发明能应用到任何传输网络，所述网络将(客户)分组聚合到具有相同目的地的分组突发中。

附图说明

本发明的其它特征和优点在阅读下面的详细描述和查对附图之后将变得显而易见，附图中：

-图1是节点的一个实例的功能图，所述节点配备了根据本发明用于产生数据分组突发的设备的一个实施例，和

-图2示出在出现三种不同服务等级时，根据本发明产生组合突发的一个实例。

如有必要，附图构成本发明说明书的一部分，并且有助于本发明的限定。

具体实施方式

本发明的目的是在OBS或OPS型的突发交换通信网络中，通过保存待发送分组的优先级的方法优化数据分组突发的填充速率。

在下文中以非限制性例子的方式认为所述网络是交换(数据的)分组的网际协议(IP)网络。然而，本发明不限制于那种应用。事实上，本发明涉及数据分组的突发交换而不考虑传输它们的协议类型。

值得注意的是，在本文的突发交换网络中，IP分组是客户机分组和因此被聚集为突发的分组。用于传输突发的协议或网络类型不是固定的也不是标准化的。这些是基于专有结构或部分基于标准化协议的普通网络，所述标准化协议例如是ITU-T(国际电信联盟-电信标准化组)的G.ASON或G.709(OTN)标准。

概括地说，但对于理解本发明仍然足够详细，交换网络可以被归结为定义了节点的多种网络设备，所述节点例如是互相耦合的交换机或路由器等。通常当节点位于网络的外围时，它们在网络内设立连接路径(也被称为交换路径)，或简单地交换传送时通过它们的分组。

如图1概略地和就功能所示出的，节点型的网络设备N包含：首先，用于接收传送中的IP分组的接收器模块RE；其次，发射器模块TR，用于向网络中其它的节点发送传输中的IP分组或在交换它们之后本地增加的IP分组；第三，控制模块MC，用于控制接收器模块RE和发射器模块TR的运行，特别是，配置发射器模块TR的交换装置，以及在适当的情况下根据从网络接收的指令，管理在接收器模块RE级上的IP分组的撤销和在发射器模块TR中IP分组添加。

值得注意的是，在OBS或OPS型的网络中，客户机分组一般在网络的输入(或外围)被聚集到突发中。一旦突发聚合好，它就不再调整(因此在中间节点中没有客户机分组的撤销和添加)。所述突发在网络中被发送(在传送中通过中间节点)到它的目的地，在目的地处分解突发重新得到客户机IP分组，这些分组随后被OBS/OPS网络外部传输。仍然存在突发在传送中被调整的体系机构。本发明能同样地应用到那种类型的体系机构。

在IP分组突发交换网中，至少一些节点(或网络设备)N进一步包含突发生成器设备D和一般是缓冲器类型的存储器MY。事实上，在突发交换网中，聚集功能(通过设备D实施)出现在所有的节点中而无论这些节点是否位于网络的外围，因为对于指定的业务所有的节点都可能是入/出点。因此，设备D可以在业务进入(或离开)突发交换网络的任何时候使用。

存储器MY耦合到接收器模块RE。如图1所示，它可以是设备D的一部分。然而这不是必须的。

每次接收器模块RE接收IP分组时，它确定它们的目的地dk和与它们相关的服务等级(CoS)Ci，i等于2到M而k等于1到P。

此处“服务等级”表示按等级组合在一起的服务，其必须根据选择的服务质量(QoS)通过网络来传输来自客户机的分组。对于每一种服务等级Ci对应传输优先级。

可能引入到三种服务等级，例如(M＝3)：“高级”级别、“中级”级别和“标准”(或“尽力服务”)级别。高级级别受益于最高优先级。它一般对应高于整个连接路径上的固定和预留的带宽。中级级别受益于中等优先级。它一般对应于可能沿着连接路径变化的预留带宽。标准级别受益于最低优先级。对应带宽不是预留的。事实上，与这种标准级别相关的IP分组用可用的(非预留的)带宽传送。

重要的是注意到，是本发明不限制于上面的三种服务等级。本发明能应用在任何不同服务等级数字大于等于2的情况。

当接收器模块RE获知目的地dk和IP分组的服务等级时，它将其存储在队列Fj中(j＝1到M×P)，所述队列在存储器MY中定义且专用于所述目的地dk和该服务等级Ci。

每个队列Fj因而与由目的地dk和服务等级Ci组成的对相关。假设在队列Fj没有满的情况下，所有与相同对相关的分组都存储在专用于所述对的队列Fj中。实际上，每个队列Fj只能存储预定最大数目SR的IP分组。例如图2所示，对于所有的队列Fj，最大数目SR是相同的。然而这不是必须的。

如果接收的IP分组与某对相关，而对于该对在存储器MY中尚没有可用的队列Fj，则接收器模块RE在存储器MY内建立专用于该新对的新队列，以便其内临时存储所述IP分组。

每个队列Fj还与最大传输等待时间SDj相关。给定与IP分组相关的服务等级，最大传输等待时间SDj是所述IP分组在突发传输之前能在队列Fj中等待的最大时间。服务等级的优先级越高，最大传输等待时间SDj就越短。队列Fj的最大传输等待时间SDj相对于该队列Fj的创建时间临时定义，所述创建时间实质上对应于它的第一个IP分组被存储的时间。

当队列Fj的分组被腾空(因为分组已被汇集到发送的突发中)时，它被立即从存储器MY中删除或被保留来临时存储未来IP分组，所述IP分组与它的参数对(目的地/服务等级)相关，或者保留一段选择的时间后然后删除。高速缓冲存储器机制可以用于空队列的虚拟保存。

本发明的生成器设备D耦合到存储器MY(如果后者不是它的一部分的话)和控制器模块MC，生成器设备D从控制器模块MC接收指令。

如果节点N还管理传送中的分组并因而管理相关的队列，则它因此可能将设备D、存储器MY和模块MC结合到“功能性的超级系统”中，所述功能性的超级系统”管理节点N的所有队列的(“调度”-规划)服务。

生成器设备D包含至少一个用于执行三种任务的处理器模块MT。

第一个任务在于为每个服务等级Ci分配选择的权重Wi。权重Wi根据它们各自的相关优先级以非线性方式从一种服务等级Ci变化到另一种服务等级Ci’。这些权重Wi由网络运营商定义。例如，它们经由装配有设备D的节点N的控制模块被传送到处理器模块MT。

权重Wi的非线性变化旨在保存网络内的服务差别，尤其是传输优先级(见下文)。

例如，如果只有上面提及的分别与第一、第二和第三优先级相关的三种服务等级(高级(C1)、中级(C2)和标准(C3))，处理器模块MT可为高级级别C1分配从3到10的权重W1，为中级级别C2分配从0.5到5的权重W2，和为标准级别C3分配从0到1的权重W3。

在一个非限制性例子中，例如高级级别C1的权重W1等于5，中级级别C2的权重W2等于1，而标准级别C3的权重W3等于0。

上面给定的值仅仅是说明性的。作为一般的规则，分配给不同服务等级的权重值取决于网络入口和出口的服务质量(QoS)参数。重要的是，所述值保证在大多数业务情况下，组合突发有符合服务级别的组合服务等级。为了这个目的，当有三种服务等级时，例如可以使用对数标度。当服务等级多于三种时，使用没有对数标度严格、不同的非线性标度更加适合。

处理器模块MT的第二个任务是访问存储器MY以确定分组比例(或百分比)Pj的至少一个线性组合CL，所述分组存储在启动器队列和至少一个与相同目的地相关的其它队列中，所述比例被分配给那些分组的服务等级Ci的权重Wi分别加权，其结果保存了与存储在所述启动器队列中的分组相关的优先级。

此处“启动器队列”表示在它的最大传输等待时间结束时还没有被填满的队列Fj。如图2所示，例如与高级级别C1相关的第一队列F1就是这种情况。

每次处理器模块MT意识到启动器队列存在时，它执行第二个任务，使得待发送的组合突发RC的生成(通过第三个任务)结合了尤其是存储在启动器队列中的IP分组。为了这样做，例如在超过时间阈值(SDj)时可以使用用于触发警报的程序。

为了实现它的线性组合，处理器模块可以从通过确定每个队列Fj的填充速率TRj开始。

如果填充速率TRj之和小于或等于100％，则处理器模块MT保留每个填充速率TRj且利用它作为实现线性组合的比例Pj。如果这里只有三个队列Fj(与权重为Wi的级别Ci相关)、Fj’(与权重Wi’的级别Ci’相关)和Fj”(与权重Wi”的级别Ci”相关)，则线性组合由下列等式定义CL＝TRj*Wi+TRj’*Wi’+TRj”*Wi”。

如果被称为组合权重的线性组合CL的结果在两种权重之间：一方面是分配给这样的服务等级的权重，所述服务等级的优先级紧接地低于与启动器队列相关的服务等级的优先级，另一方面是分配给与所述启动器队列相关的服务等级的权重，则处理器模块MT保留该线性组合以生成组合突发RC，因为这意味着待发送分组的优先级将被遵守。

如果不是这样，处理器模块MT必须利用启动器队列Fj(因为它是必须立即传输的分组)的填充速率和一个或多个和Fj相同目的地的其它队列的部分填充速率来确定满足上述标准的新线性组合。

换句话说，处理器模块MT利用比例Pj’和启动器队列Fj的填充速率TRj来确定每个队列Fj’的比例Pj’以满足上面引用的标准，所述队列Fj’的比例Pj’能用于线性组合的结果(或组合权重)。例如，如果W3＜W2＜W1并且如果W2是与启动器队列F2相关的服务等级C2的权重，则必须使W3＜CL≤W2。

如果与相同目的地相关的队列的填充速率之和大于100％，这表示我们不能使用存储在与启动器队列具有相同目的地的相关队列中的所有分组。因此，处理器模块MT必须确定线性组合，所述线性组合使用了启动器队列Fj(因为它是必须立即传输的分组)的填充速率和一个或多个与具有和Fj相同目的地的其它队列的部分填充速率。例如，CL＝P1*W1+P2*W2，其中P1＝TR1，P2＝TR2或P2＝f(TR2)(TR2的被选择的部分)，或者CL＝P1*W1+P2*W2+P3*W3，且P1＝TR1，P2＝TR2或P2＝f(TR2)，和P3＝f(TR3)或P3＝TR3。

如果第一线性组合不满足上面引用的标准，则处理器模块MT必须利用新的至少一些与Fj具有相同目的地的队列比例尝试新组合。

如图2所示的例子中，启动器队列是第一队列F1，所述队列F1与最高优先级相关且当它的最大传输等待时间结束时它的填充速率TR1等于20％，而此时其它队列F2和F3的填充速率TR2和TR3分别等于10％和65％，队列F2和F3都与F1具有相同目的地且分别具有中间优先等级和最低优先等级。三个填充速率之和(TR1+TR2+TR3)在这里等于95％，于是处理器模块保留它们以生成线性组合：CL＝P1*W1+P2*W2+P3*W3。例如，如果W1＝5，W2＝1和W3＝0，则CL＝1.1(5*0.2+1*0.1+0*0.65)。

在这种情况下，标准是满足的，因为确实是W2(＝1)＜CL(＝1.1)＜W1(＝5)这种情况。

在另一个使用如上相同Wj值、而填充速率TR1、TR2和TR3分别等于5％、60％和20％的例子中，我们得到CL＝0.85(5*0.05+1*0.6+0*0.2)。在这种情况下，因为CL(＝0.85)＜W2(＝1)，所以不满足所述标准。另一方面，如果启动器队列是F2而不是F1，那么所述标准是满足的。

上面描述了本发明的实施例，其中处理器模块MT考虑了所有的与启动器队列具有的相同目的地相关的队列确定线性组合。然而，这不是必须的。事实上，可以对处理器模块施加某些限制。例如，这样可以禁止使用存储在与具有两个最高优先级的服务等级相关的队列中的分组的组合突发RC。

一旦处理器模块MT确定满足标准的线性组合，它就执行第三个任务。这在于从队列Fj提取用来确定线性组合的分组比例Pj，然后用这些提取的分组聚集组合突发RC。

在图2中示意了组合突发RC的一个例子。在该例中，组合突发RC由20％的与高级级别C1相关的分组、10％的与中级级别C2相关的分组和65％的与高级级别C3相关的分组构成。

然后处理器模块MT将组合突发RC发送到发射器模块TR，以让发射器模块TR将其发送到用来发送其的连接路径的下一个节点。

被腾空了分组(因为分组被汇集到了发送的组合突发中)的每个队列Fj，被立即从存储器MY删除，或保留以临时存储与参数对(目的地/服务等级)相关的未来IP分组，或者保留一段选择的时间后被删除。这取决于实施例。当必须实现删除时，可以是启动它的节点N的设备D的处理器模块MT或控制模块MC来执行。这也取决于实施例。

处理器模块MT优选地放置从启动器队列提取的分组，所述分组必须在组合突发的头部被首先传输。然后，从其它队列提取的分组更适合根据它们分别关联的优先级放置在那些从启动器队列提取的分组后面。优选地，它们根据优先级递减次序放置。

以上描述了这样的情况，其中因为队列在它的最大传输等待时间结束之前还没被填满，处理器模块MT生成组合突发RC。然而，如果队列在它的最大传输等待时间结束之前被填满，则处理器模块MT按照惯例提取它所包含的分组，以非组合突发的方式在网络中发送它们。

处理器模块MT以及适当情况下的存储器MY可以采用电子电路、软件(或电子数据处理)模块的形式，或者电子电路和软件的组合来制造。

上面是以用于生成数据分组突发的设备D的形式本描述了本发明的实施例。然而，本发明也可以采用生成数据分组突发的方法形式，该方法的类型在前言中做了描述而其步骤特别地能在设备D中执行。

本发明不限制于在上面仅仅作为例子描述的数据分组突发生成设备和网络设备实施例，而是覆盖了所有可能被本领域技术人员预见的、落在下文权利要求范围之内的变体。

Claims (12)

1.一种在突发交换通信网络中生成数据分组突发的方法，所述方法包含生成由待发送的分组构成的组合突发以便于发送，所述分组从包含启动器队列的至少两个队列中提取，所述至少两个队列专用于临时存储具有共同目的地且与不同服务等级相关的分组，其特征在于，为不同服务等级分配选择的权重，所述权重根据相关的优先级以非线性方式变化，之后，确定存储在所述启动器队列和至少一个与相同目的地相关的其它队列中的分组的比例的线性组合，其中所述比例被分配给所述分组的服务等级的所述权重分别加权，其结果保存了与存储在所述启动器队列中的分组相关的优先级，且利用所述线性组合的分组聚合成待发送的组合突发。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，确定线性组合，其结果包含在两种权重之间：一方面是分配给这样的服务等级的权重，所述服务等级的优先级紧接地低于与所述启动器队列相关的服务等级的优先级，另一方面是分配给与所述启动器队列相关的服务等级的权重。

3.根据权利要求1和2任一项的方法，其特征在于，从所述启动器队列提取的分组被放置在所述组合突发的头部。

4.根据权利要求1或2任一项的方法，其特征在于，在出现分别与第一、第二和第三优先级相关的第一、第二和第三服务等级时，从3到10的权重被分配给所述第一服务等级，从0.5到5的权重被分配所述第二服务等级，从0到1的权重被分配给所述第三服务等级。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述第一服务等级的权重等于5，所述第二服务等级的权重等于1，而所述第三服务等级的权重等于0。

6.一种用于突发交换通信网络的网络设备(N)、用于生成数据分组突发的设备(D)，所述设备(D)包含处理器装置(MT)，所述处理器装置(MT)适于生成从分组聚合的组合突发，以便由所述网络设备(N)发送，所述分组是从包含启动器队列的至少两个队列中提取的，所述至少两个队列与不同的服务等级相关、具有共同的分组目的地，并且在存储器装置(MY)中定义，其特征在于，所述处理器装置(MT)适于：i)为所述不同服务等级分配选择的权重，所述权重根据相关优先级以非线性方式变化，然后ii)确定存储在所述启动器队列和至少一个与相同目的地相关的其它队列中的分组的比例的线性组合，其中所述比例被分配给所述分组的服务等级的所述权重分别加权，其结果保存了与存储在所述启动器队列中的分组相关的优先级，以及iii)利用所述线性组合的分组聚合待发送的组合突发。

7.根据权利要求6的设备，其特征在于，所述处理器装置(MT)适于确定线性组合，其结果包含在两种权重之间：一方面是分配给这样的服务等级的权重，所述服务等级的优先级紧接地低于与所述启动器队列相关的服务等级的优先级，另一方面是分配给与所述启动器队列相关的服务等级的权重。

8.根据权利要求6和7任一项的设备，其特征在于，所述处理器装置(MT)适于将从所述启动器队列提取的分组放置在所述组合突发的头部。

9.根据权利要求6或7任一项的设备，其特征在于，在出现分别与第一、第二和第三优先级相关的第一、第二和第三服务等级时，从3到10的权重被分配给所述第一服务等级，从0.5到5的权重被分配所述第二服务等级，从0到1的权重被分配给所述第三服务等级。

10.根据权利要求9的设备，其特征在于，所述第一服务等级的权重等于5，所述第二服务等级的权重等于1，所述第三服务等级的权重等于0。

11.根据权利要求6到8任一项的设备，其特征在于，所述设备包含所述存储器装置(MY)。

12.一种用于突发交换通信网络的网络设备(N)，其特征在于，其包含根据权利要求6到11中任一项的用来生成数据分组突发的设备(D)。